- 收藏
- 加入书签
基于新质生产力背景下现场工程师培养的“工业机器人技术”课程改革与教学实践
摘要:“工业机器人技术”课程是机电一体化技术专业的一门专业拓展课程。向新质生产力发展的改革要求,兼具技术岗位实践能力和管理岗位创新能力的复合型人才显得尤为紧俏,培养能够第一时间创造性地解决生产一线问题的现场工程师成为增强职业教育适应性的必然要求,对“工业机器人技术”课程进行教学改革是非常必要的。本文对该课程目前的教学现状进行了分析,并通过产教融合、校企合作,以行动导向教学理论为指导,采用“三段、七步、两融合”教学策略,全过程各阶段有机融入课程思政,运用超星学习通线上教学互动平台,利用 RobotStudio 软件仿真,实现线上线下混合式教学,并介绍了具体教学实施过程。结果显示,通过教学改革,学生的素质、知识、能力均得到了提高,学生的参与度也有了很大的提高,育人目标达成。
关键词:新生生产力;现场工程师;工业机器人技术;课程改革
习近平总书记在二十届中央政治局第 次集体学习时指出 产力是推动高质量发展的内在要求和重要着力点,推动新质生产 业贯穿制造业生产的全过程,培养技能型、创新型、管理型、协作型 量发展,助力现代化强国建设的使命 [1]。“工业机器人技术” 其目标是培养学生掌握其机械、控制、感知系统知识及编程原理,熟悉应用场景; 具备操作、编程、维护及简单故障排查能力,能搭建基础工作站;培养问题解决、安全意识与协作能力,为相关岗位打基础。
制造业转型升级亟须创新型智造现场工程师,企业岗位能力要求倒逼培养定位迭代,以产教融合引领培养模式变革 [2]。职业院校培养机电现场工程师是实施人才强国战略的基础性支撑,是教育链、人才链与产业链、创新链融合的价值旨归,更是人才培养的题中应有之义 [3]。作为智能制造和高端制造的关键,以工业机器人为代表的智能装备成为通向工业 4.0 的突破口。工业机器人旨在提高制造业效率、提高产品质量,从而降低制造业生产成本,加速制造业转型升级。我国作为工业大国,工业机器人对国家制造业竞争力的重要性不言而喻。
一、课程现状分析
传统的“工业机器人技术”课程教学,往往以理论知识传授为核心,课堂多围绕教材展开,重点讲解机器人的机械结构、控制原理、编程基础等内容,实操环节相对薄弱,受限于设备数量和成本,学生实操机会较少,多以观摩演示为主,难以深入接触机器人编程调试、故障排查等实际操作。教学案例也多偏向经典场景,对学生解决复杂实际问题的能力培养有限。特别是实践环节,存在以下几个问题,无法满足新质生产力背景下,机电一体化技术现场工程师的培养要求。
(一)课堂模式教学单
传统”工业机器人技术“课程的课堂模式长期延续 “教师主讲、学生旁听”的单向灌输模式,教学形式缺乏多样性。教师多以教材章节为脉络, 播放静态 PPT 讲解理论,偶尔穿插简单的图片或视频展示机器人结构与应用, [t 学生应答”的浅层交流,缺乏小组讨论、案例辩论、项目驱动等动态参与形式。 多 被动接收状态,难以通过自主探究、协作实践等方式深化对知识的理解,导致对工业机器人复杂原理的认知停留在表面,难以将抽象概念与实际应用场景建立关联,课堂参与度和知识吸收效率受到明显制约。
(二)实验设备短缺
传统工业机器人技术课程的实验教学环节常受限于设备数量与类型。由于工业机器人单机成本较高,多数院校配备的设备数量有限,往往出现数十名学生共用一台机器人的情况,学生实际操作时间被大幅压缩,难以充分进行编程调试、故障排查等核心技能的练习。同时,设备类型也较为单一,难以搭建模拟实际生产场景的复杂工作站。这使得学生的实操体验停留在简单重复的基础操作上,无法接触行业前沿设备与综合应用场景,严重制约了实践能力的提升。
(三)思政元素无法有机融入教学
传统工业机器人技术课程教学多聚焦于专业知识与技能的传授,对思政元素的挖掘与融入缺乏系统性设计。课程内容中鲜少结合行业发展历程中的爱国精神(如我国工业机器人产业从跟跑到部分领域领跑的奋斗故事)、工匠精神(如精密制造中的严谨态度、技术攻坚中的执着追求)、安全责任意识(如操作规范背后的生命安全理念)等内涵;教学方式上也未通过案例分析、情景讨论等形式将思政元素与专业知识自然结合,导致思政教育与专业教学呈现“两张皮”状态,难以实现价值引领与知识传授的协同育人效果 [4]。
二、教学整体设计
(一)教学内容:岗课赛证融合,重构教学内容
《工业机器人技术》课程开设于第三学期。课程融合工业机器系统操作员岗位需求重构教学内容,凝练工业机器人生产、应用技术岗位核心职业素养深挖思政元素。深入融合岗位职业素养要求进行了工业机器人技术课程内容重构。

(二)学情分析:依托信息化教学手段,构建多维学情分析
利用超星学习通在线学习平台,通过课前测试、问卷调查、项目任务分析等,从已有知识经验、学生学习能力和学生学习特点构建多维学情分析。
机电 24 级 2 班一共 25 名学生,全部是男生,由 18 名中职生和 7 名普高生组成,其中 10 名同学对工业机器人技术有一定的理论和实践基础。
(三)教学目标:依据学情分析与岗位要求,明确教学目标
根据人才培养方案以及课程标准要求,对接国家职业技能标准和企业岗位需求及标准,确定明原理,会编程,能设计,能应用的教学目标。

(四)教学策略:行动导向,三段教学法
基于行动导向教学理论,构建“三段、七步、两混合”教学策略课前段明学情,做引导,课中段梯式教学,由浅入深,层层递进,课后段多元多维评价。
图3“三段、七步、两混合”教学策略

将爱国主义教育、大国自信、科技报国、工匠精神等内容融入课堂教学实践中,从而实现教学与育人并重。
(五)教学资源:信息技术助力,扩充教学资源依托超星学习通平台,实现资源共享和教学过程记录课前、课中、课后、评价等教学活动,线上线下随时随地学习。学校建设有工业机器人实训室、工业机器人虚拟仿真实训室等。
(六)教学评价:基于过程考核,多维多元评价
纳入人文素质、职业适应能力和社会责任感等综合素质基于过程考核的多元思政评价体系。评价人从教师、组员、个人到行业导师形成多元评价。
三、教学实施过程
(一)行动导向,三段式教学方法
以高强度- 搬运工作站路径规划为例阐述教学实施。强调以学生为中心参与式教学。讲课堂分成三个阶段:课前、课中和课后。课前,通过学习通平台发布工业机器人基本编程指令理论学习资料,发布课前小测试,教师根据学生在平台上传结果的情况,集合课前学生反馈,为课上学习奠定基础,实时调整教学策略。
课中,采取任务驱动式的教学方法:案例引入提升学生的探索的兴趣,播放太空黑科技“百变金刚”相关介绍,提升民族自豪感,增强大国自信;策略分析老师带领学生完成路径的优化补充并完成部分目标点的路径编程;创意实施学生去完成剩余路径及目标点的编程,获得学以致用的成就感。
课后,充分利用学习通、虚拟仿真软件完成任务拓展搬运火花塞的路径规划与编程,使得所学知识举一反三、触类旁通。完成线上测试,线上学习进行知识巩固和拓展。老师结合课堂表现、课中任务以及课后拓展任务完成多维评价。
(二)多维多元评价,及时改进教学方法
课前,发布相关知识小测,促进学生课前及时预习,掌握学生学习基础,在测试过程中,发现学生对指令做不到正确应用,学生反馈,在使用示教器时出现一些问题,及时调整教学难点。
课中,分小组进行创意实施,在实施过程中出现问题首先小组讨论,教师进行全成观摩,在观摩时,发现问题解答问题,实时打分,并对典型问题进行重点讲解。分小组进行成果展示,组员完成组内互评。课后,学生完成课后拓展,教师对学生提交的成果进行评价,并将多维多元评价按照对应权重进行整合,实时调整教学进度与教学重难点。
四、学生学习效果
(一)学生体验良好,促进了课堂参与
教学以学生为中心,课中教学方法丰富,进行了小组划分,教学活动多样化,让课堂生动有趣,提高了学生学习的积极性,在教学实施过程中,通过团队合作,和小组 PK,使学生在合作时快乐学习,在竞争中增加自主学习频率,网络课程观看率为100&,课后复习率也达到了80%,课堂参与度也有了大幅度提升。
(二)创设工作任务,提高目标达成度
结合超星学习通平台,利用 Robot studio 仿真软件,学生课前观看有关学习资料,完成课前小测,课前小测及格率为 60%,优秀率为 20%,课后完成课后拓展,进行举一反三,课后参与率为 100%,及格率 72%,其中优秀率达到60%。
(三)课程思政,塑造价值
在教学设计过程中以引入案例的形式将大国自信、家国情怀、工匠精神、职业素养等思政元素有机融入至各个教学知识点中,使学生认识到我国先进制造领域的巨大成就,增强了民族自豪感和文化自信。依托课前预习任务、课中实训任务和课后拓展任务,培养学生科技报国的远大志向,求真求实、严肃认真的职业素养和团队协作意识。
五、结语
新质生产力背景下机电一体化技术专业的现场工程师的培养至关重要。而现场工程师面对是充满各种未知和变数现场问题,仅凭书本知识是难以解决的。”工业机器人技术”课程通过产教融合、校企合作,引入生产实际真项目,以行动导向教学理论为指导,采用“三段、七步、两融合”教学策略,运用超星学习通线上教学互动平台,利用 RobotStudio 软件仿真,提高学生的参与度,助力培养新质生产力背景下机电一体化现场工程的培养。
参考文献:
[1} 田媛,刘欣 . 面向新质生产力的高职院校创新型高技能人才培养路径研究与实践 .[J] 湖北工业职业技术学院学报 .2024,37(06)
[2] 刘康 , 徐辉 . 职业本科院校现场工程师培养的逻辑向度、现实困境与路径优化 [ J/ OL]. 重庆高教研究 :1-14[2023-07-20]
[3] 王二敏,马前帅,郝飞 . 服务新质生产力的数字化线上线下实训课程教学改革——以“机电一体化技术”课程为例[J] 湖北工业职业技术学院学报. 工业技术与职业教育.2024,22 (06)
[4] 杨昆明, 王晋鹏, 李阿为, 王鹏, 王莹.《工业机器人编程技术》课程思政教学设计与实施 [J] 模具制造 .2025,25(05)
于瑞锋,女,1993 年6 月,汉族,河南省夏邑县,研究生,高校讲师,PLC 与工业机器人系统集成教学研究,
王杰,男,1991 年9 月,汉族,河南省宜阳县,本科,高校讲师,职业教育改革,
京公网安备 11011302003690号